纳米多孔磷酸锰锂材料的低成本制备
文章来源:更新时间:2016/1/7
内容简介(成果内容简介、技术或产品指标约300-600字)
磷酸锰锂具有稳定的橄榄石结构,与磷酸铁锂相近的比容量(171mAh/g),且具有更高的开路电压(4.1V vs. Li+/Li),因而有比磷酸铁锂更高的能量密度。同时磷酸锰锂和现有的电解液体系相匹配,其制备的电池具有较高的工作电压,使得制备车用和储能等高电压电池系统时,相比磷酸铁锂可以大大减少电池串联数目,降低电池组整体成本。但是,磷酸锰锂的电子电导和离子电导很低,必须将材料纳米化、碳包覆和掺杂提高材料的电子和离子电导,同时要寻找一种切实可行的低成本制造技术。 和传统制备纳米材料的方法不同,我们设计了独特的工艺技术路线,利用极具成本优势的固相高温热反应,制备得到了由颗粒尺寸约50nm的一次颗粒构成的微米级具有多孔纳米结构的磷酸锰锂基材料。铁掺杂的复合材料室温比容量在150mAh/g以上,且具有较好的倍率和循环稳定性能。制备的纳米多孔磷酸锰锂材料整体颗粒尺寸为微米级,具有比纳米颗粒更高的振实密度,更符合实际使用的要求。更重要的是用固相法制备多孔纳米磷酸锰锂材料,相比模版法制备多孔结构和用溶剂热、溶胶凝胶等方法制备纳米颗粒,具有成本低、易规模化的显著优点。相关成果已经申请三项中国发明专利(申请号: 201210213387.X、201310067317.2,201310242754.3)。
成果市场前景(限200字)
目前,磷酸锰锂在国内外仍处于研发阶段,没有规模生产,主要是由于还没有找到一种低成本、规模化生产的方法。磷酸锰锂高的工作电压和能量密度,与石墨配构成的全电池比使用磷酸铁锂的全电池高20%的能量密度;与钛酸锂材料匹配构成的全电池具有比使用磷酸铁锂的全电池高35%的能量密度。
本项目开发完成的纳米磷酸锰锂正极材料找到了一种极具成本优势的,可规模化生产方法,将能够实现磷酸锰锂材料的低成本的规模化生产。磷酸锰锂材料将完全能够取代目前市场上在小型电动车上广泛使用的磷酸铁锂、三元材料和锰酸锂等材料,市场前景广阔。